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Tipo: Tese
Título: Análise microestrutural da hidratação do cimento Portland com águas residuárias provenientes de estações de tratamento de esgoto predominantemente doméstico
Título em inglês: Microstructural analysis of hydration of Portland cement with wastewater from predominantly domestic sewage treatment plants
Autor(es): Brandão, André Schramm
Orientador: Deus, Ênio Pontes de
Coorientador: Cabral, Antonio Eduardo Bezerra
Palavras-chave: Microestrutura cimentícia;Águas residuárias;Precipitação do carbonato;Cristalinidade;Ação antibactericida
Data do documento: 2020
Citação: BRANDÃO, André Schramm. Análise microestrutural da hidratação do cimento Portland com águasresiduárias provenientes de estações de tratamento de esgoto predominantemente doméstico. 2020.179f. Tese (Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Materiais, Fortaleza, 2020.
Resumo: Os critérios mais rígidos para lançamento de efluentes em corpos hídricos e o crescente custo da água têm incentivado o reúso nas indústrias, em busca de minimizar o conflito pela sua utilização com maior intensidade nas regiões áridas e semiáridas do globo terrestre. A construção civil vem aumentando medidas que minimizem os impactos de sua ação no meio ambiente, praticando a “construção sustentável”, até mesmo para as atividades de produção (amassamento) e cura do concreto. Pesquisadores afirmam que para cada m³ de concreto produzido consome-se aproximadamente 1,13 m³ de água, sendo 28% deste valor com o amassamento. Assim, neste cenário adverso para o desenvolvimento local, e diante de práticas, estudos e normatizações mundiais, desenvolveu-se a análise macro e microestrutural do concreto produzidos com 2 diferentes tipos de cimento Portland (sendo CP III e CP V) combinados com 3 tipos de água (sendo potável, efluente tratado secundário e efluente tratado terciário), aonde os agregados graúdos e miúdos foram os mesmos. Para análise macro-estrututral foram utilizadas técnicas de avaliação normativas para as águas de amassamento (tais como analises físico-quimicas) e análise da pasta (tempos de pega e pasta de consistência normal) além do concreto (resistência a compressão axial, carbonatação e abatimento do tronco de cone). Já para análise micro-estrutural da pasta foram realizadas técnicas de calor de hidratação (calorimetria) e termo-analises (termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial) para as idades de 1, 7, 14 e 28 dias. Foi utilizada técnica de liofilização para cessar a hidratação da pasta nas idades mencionadas. Adicionalmente, e não menos importante, foram realizadas técnicas de análise microbiológica (bactérias heterotróficas e coliformes) nos constituintes águas e cimentos, bem como da pasta até os 45 minutos de reação. Isolou-se também algumas bactérias e avaliou-se seu comportamento diante da adição dos cimentos. Os resultados macroestruturais são animadores, onde predominantemente não houve diferença significativa dos grupos avaliados com a água destilada, água de referência normativa. As termo-analises (calorimetria) realizadas não há diferença significativa considerando o desvio amostral das massas de hidróxido de cálcio e carbonato de cálcio (temperaturas de hidratação até os 7 dias). Para as análises microbianas da pasta, a atenção especial recai com a capacidade de esporulação das bactérias, sendo este alvo futuro a ser investigado, pois estudos comprovam que nem toda bactéria que esporula é nociva micro estruturalmente aos materiais cimentícios.
Abstract: The stricter criteria for discharging effluents into water bodies and the rising cost of water have encouraged reuse in industries, seeking to minimize conflict by using it more intensely in the arid and semi-arid regions of the globe. Civil construction has been increasing measures that minimize the impacts of its action on the environment, practicing the "sustainable construction", even for the production activities (kneading) and curing of concrete. Researchers state that for each m³ of concrete produced, approximately 1.13 m³ of water is consumed, 28% of this value with kneading. Thus, in this adverse scenario for local development, and in face of worldwide practices, studies and standards, the macro and microstructural analysis of concrete produced with 2 different types of Portland cement (CP III and CP V) were developed combined with 3 types of water (being potable, secondary treated effluent and tertiary treated effluent), where the large and fine aggregates were the same. For macrostructural analysis, normative evaluation techniques were used for kneading waters (such as physicochemical analysis) and paste analysis (handling times and normal consistency paste) as well as concrete (axial compressive strength, carbonation and abatement resistance). of the cone trunk). For the microstructural analysis of the paste, hydration heat (calorimetry), X-ray diffraction and thermoanalysis (thermogravimetry and differential exploratory calorimetry) techniques were performed for ages 1, 7, 14 and 28 days. Lyophilization technique was used to stop the hydration of the paste at the mentioned ages. In addition, and not least, microbiological analysis techniques (heterotrophic and coliform bacteria) were performed in the constituent waters and cements, as well as paste until 45 minutes of reaction. Some bacteria were also isolated and their behavior was evaluated when cement was added. The macrostructural results are encouraging, where predominantly there was no significant difference between the groups evaluated with distilled water, water standart reference. As for the microstructural analyzes, thermo-analyzes (calorimetry) performed there is no significant difference considering the sample deviation of the masses of calcium hydroxide and calcium carbonate (hydration temperatures up to 7 days). For the microbial analysis of paste, special attention is given to the sporulation capacity of bacteria, which is a future target to be investigated, since studies show that not all bacteria that sporulate are micro structurally harmful to cementitious materials.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/56128
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